Современное экологическое состояние Галичского озера

Галичское озеро.

Стожаров В.Ф. 1960-е. Картон, масло.

Общая характеристика озера

Озеро Галичское является крупнейшим рыбохозяйственным водоемом не только Костромской области, но и России, Озеро находится в северо-западной части Галичского района на высоте 101,2 м над уровнем моря. Оно расположено в низменной равнине, окаймленной двумя рядами холмов, и вытянулось с востока на запад в длину около 17 км, ширина озера — примерно 6 км, общая площадь — 77,6 кв.км.

Озеро питается в основном поверхностными и грунтовыми водами. С восточной стороны в него впадают две крупные реки — Едомша и Средняя. С южной стороны озеро принимает реки Кешму, Челсму, Святичку. С запада из озера вытекает река Векса. Кроме того, имеется ряд мелких притоков. Все притоки характеризуются заболоченными берегами, слабым течением воды. Помимо поверхностных вод, питание озера осуществляется за счет грунтовых вод, выход которых в виде отдельных ключей наблюдается по берегам и на дне озера и рек его бассейна. Особенно много ключей имеется в средней части озера, где вода не замерзает даже зимой.

Современное Галичское озеро мелководно. Область, занятая глубинами до 2 м., составляет 70% его площади. Рельеф озера достаточно ровный. Только в двух местах имеются сильно вытянутые по длине озера и довольно глубокие борозды, являющиеся как бы продолжением старинного русла рек: это «Марфинская глубь» (северо-восточная часть озера, глубина до 4,8 м) и «Святицкая глубь» (южная часть озера, глубина до 4,0 м).

Из-за мелководности большая часть озера поросла зарослями высшей водной растительности (примерно 70% площади озера), в озере имеются мощные иловые отложения. Малая проточность озера привела к образованию мощных осадков из отмирающих животных и растительных организмов (биогенных осадков). Глубина этих отложений составляет в среднем 4-7 м, а местами 9 м; запасы сапропеля (общий запас иловых отложений) доходят до 364 млн.куб.м.

Из-за слабого перемешивания воды в зимнее время в озере возникает резкий дефицит кислорода, что отрицательно сказывается на жизнедеятельности животных и растений, его населяющих.

Галичское озеро является в настоящее время рыбоводческим хозяйством, кормовую основу которого составляют животные организмы, населяющие толщу воды и переносимые течениями воды (зоопланктон), и организмы, обитающие на грунте и в толще грунта водоемов (бентосные организмы). Численность и биомасса этих организмов зависят от химического состава воды — среды их обитания.

Последние данные о состоянии флоры, фауны, химическом составе воды озера Галичского относится к 1985 г.

Данная статья включает материалы по химическому анализу воды, а также по обследованию бентоса и планктона озера Галичского и рек его бассейна за период с 1988 по 1991 гг. Пробы воды, бентоса и зоопланктона отбирали и обрабатывали по общепринятым в гидрохимии и гидробиологии методикам, описанным в литературе.

Работа выполнена на кафедрах химии и зоологии Костромского государственного педагогического института им. Н.А.Некрасова. Авторы благодарят студентов, принимавших участие в выполнении этой работы.

Химический состав воды озера

Активная реакция среды (рН). Данный показатель позволяет оценить концентрацию ионов водорода в воде. При величине рН меньше 7, вода считается кислой, при рН больше 7 — щелочной. Согласно литературным данным, пресные водоемы должны иметь величину рН равную 6,5-8,5. Этот показатель оказывает большое влияние на биологические процессы в водоемах, так как и растительные, и животные организмы могут существовать в воде только при определенных значениях рН. Например, при рН меньше 7 погибают моллюски с известковыми раковинами, при рН меньше 6,5 нарушаются процессы дыхания и обмена веществ у рыб.

В летний период величина рН воды Галичского озера находится в допустимых пределах, а в осенний период она достигает значения 9-9,5, что является результатом общего загрязнения озера.

Общая жесткость. В рыбоводческих хозяйствах очень часто качество воды оценивают по величине общей жесткости (суммарное содержание ионов кальция и магния). Слишком мягкая вода, содержащая мало кальция и магния, нежелательна для рыбоводных целей, так как кальций и магний, растворенные в воде, необходимы для нормального развития водных организмов. Отсутствие кальция и магния неблагоприятно сказывается на формировании скелета у рыб, раковин у моллюсков, скорлупы яиц у птиц. Вместе с тем, избыток кальция и магния приводит к отравлению обитателей водоемов. Считается, что общая жесткость воды в рыбодческих водоемах должна составлять величину от 4 до 14.

В воде Галичского озера величина общей жесткости составляет от 1,9 до 3,2 в различных зонах водоема. Иначе говоря, вода является мягкой, а содержание ионов кальция и магния явно недостаточно для нормального развития гидробионтов.

Соединения азота. Азот является одним из жизненно необходимых (биогенных) элементов. Он входит в состав белков, нуклеиновых кислот и других молекул, из которых построены клетки животных и растительных организмов. После гибели живых организмов бактерии преобразуют азот белков, нуклеиновых кислот и других молекул в аммиак (NН3), который существует в воде в аммонийной форме, т.е. в виде иона аммония (NН4*). Аммонийный азот при участии бактерий превращается в нитрит-ион (N02--) — нитритная форма азота, который, в свою очередь, превращается в нитрат-ион (N03--) — нитратная форма азота. Все перечисленные формы азота обязательно имеют место в природных водоемах, однако повышение их содержания отравляет живые организмы.

Содержание аммонийного азота (NН4+). Избыток данной формы азота приводит к возбуждению центральной нервной системы у рыб, поражению жабр, снижению способности гемоглобина рыб связывать кислород. Содержание аммонийного азота в природных водоемах не должно превышать 0,2 мг в 1 л воды.

Практически по всей акватории Галичское озеро загрязнено аммонийным азотом, содержание которого составляет от 0,8 до 10,4 мг в 1 л воды, т.е. превышает предельно допустимый показатель в 4-52 раза. Не в лучшем положении находятся и реки, впадающие в озеро. Так максимальное содержание аммонийного азота составило в реке Кешме 14,2 мг в 1 л воды (ноябрь 1988 г.), в реке Челсме — 7,8 мг в 1 литре воды (октябрь 1989 г.), в реке Шокшанге — 7,4 мг в 1 л воды (июнь 1989 г.), в реке Вексе — 7,6 мг в 1 л воды (июнь 1989 г.).

Содержание нитритного (N02--) и нитратного (N03--) азота. Эти две формы азота легко переходят друг в друга. А их отравляющее действие на живые организмы связано с тем, что нитрит-ионы (N02--) окисляют гемоглобин (белок крови, переносящий кислород) до мет-гемоглобина (белок крови, который кислород переносить не может), что и ведет при избыточных концентрациях этих форм азота к гибели живых организмов. Так содержание нитритов 1 мг в 1 л воды вызывает гибель рыбы, при содержании нитратов 10 мг в 1 л воды рыба гибнет через 2 часа. Предельной концентрацией нитритного азота в рыбохозяйственных водоемах является величина 0,2 мг в 1 л воды; нитратного азота — 3 мг в 1 л воды.

Содержание нитритного азота в Галичском озере чаще не превышало норматива, но в озере зафиксированы зоны и с повышенным содержанием нитритов, это: устье рек Средней (до 0,99 мг в 1 л воды), Кешмы (до 1,0 мг в литре воды), зона стока из трубы очистных сооружений.

Содержание нитратов в озере велико, составляет в среднем в центре озера 5,5 мг в 1 л воды ( в 1,8 раза выше нормы), в прибрежной части 5 мг в 1 л воды (в 1,7 раза выше нормы). Загрязнены нитратами реки Средняя (7,5 мг в 1 л воды) и Кешма (9,4 мг в 1 л воды).

Содержание фосфатов. Фосфаты — это растворенные в воде соли фосфорной кислоты (Н3 РО4). Фосфор, подобно азоту, является жизненно важным элементом. Вместе с другими биогенными элементами он оказывает влияние на развитие жизни водоемов. И недостаток и избыток фосфора неблагоприятно сказывается на развитии водных организмов. Установлено, что оптимальными величинами содержания фосфатов в рыбохозяйственных водоемах являются значения от 0,01 до 0,1 мг в 1 л воды. Увеличение этого показателя свидетельствует о загрязнении водоема.

Содержание фосфатов в разных зонах Галичского озера колеблется в широких пределах от 0,02 до 1,2 мг в 1 л воды, часто превышает оптимальные нормативы в 10-12 раз. Повышенное содержание фосфатов характерно для большинства рек бассейна Галичского озера: р.Челсма — 0,96 мг в 1 л воды (октябрь 1990 г.); р. Кешма — 0,72 мг в 1 л воды (ноябрь 1988 г.); р. Векса — 0,81 мг в 1 л воды (ноябрь 1988 г.).

Содержание сульфатов. Сульфаты — это растворенные в воде соли серной кислоты (Н2 SO4). Сульфаты сами по себе безвредны, не оказывают отрицательного влияния на водные растения и животных, даже если их концентрация в воде достигает 1 грамма в 1 литре. Более того, отмечено, что в малых концентрациях сульфаты стимулируют жизненные процессы гидробионтов. Однако большое содержание сульфатов при дифиците кислорода может привести к заражению водоема сероводородом (Н2 S), в который в данных условиях сульфаты способны превращаться. В связи с этим допускается содержание в воде 25-30 мг в 1 л сульфатов.

В Галичском озере содержание сульфатов резко колеблется по сезонам: зимой, осенью, весной этот показатель не превышает норматива и составляет от 13 до 30 мг в 1 л воды; летом же резко возрастает до 140-180 мг в 1 л воды, что в 4,5-6 раз превышает норматив.

Общая и агрессивная окисляемость воды. Общая окисляемость воды характризует содержание в воде веществ, способных окисляться. Такими веществами являются, главным образом, взвешенные и растворенные в воде органические вещества. Эти вещества, если их количество не слишком велико, благоприятствуют развитию жизни в воде, так как являются объектом питания огромного множества мелких животных, которые, в свою очередь, служат пищей более крупным. Однако избыток этих веществ свидетельствует о загрязнении водоема. В рыбохозяйственных водоемах величина общей окисляемости не должна превышать числа 15.

По всей акватории Галичского озера этот показатель превышает существующий норматив в 2-5 раз. Особенно высока окисляемость воды озера в черте г. Галича (до 80), неблагополучны по этому показателю все реки бассейна Галичского озера.

Метод агрессивной окисляемости используется для прогнозирования заморных явлений в рыбоводческих хозяйствах. Этот показатель служит также критерием сбалансированности продукционно-деструкционных процессов в водоеме. Величина агрессивной окисляемости 40-50% указывает на чистоту воды и сбалансированность продукционно-деструкционных процессов; при значениях агрессивной окисляемости 70-100% возрастает вероятность замора в водоеме.

Агрессивная окисляемость воды Галичского озера и рек его бассейна составляет 18-25%, что свидетельствует о преобладании процессов деструкции (биохимический распад органического вещества) над продукцией в озере.

Содержание некоторых металлов. Результаты определения некоторых металлов в оз. Галичском и реках его бассейна представлены в табл. 1,2.

Марганец (Мп), металл, содержание которого в воде не должна превышать 0,1 мг в 1 л воды. Превышение этой концентрации ведет к расстройству центральной нервной системы, поражению легких, сердечно-сосудистой системы живых организмов.

Хром (Сг), металл, содержание которого в воде должно составлять не более 0,05 мг в 1 л воды, так как известно, что хром обладает канцерогенными свойствами, поражает центральную нервную систему живых организмов.

Содержание железа (Fе) в воде не должно превышать 0,3 мг в 1 л воды. Избыток этого элемента в воде при щелочных значениях рН, что наблюдается в воде Галичского озера в осенний период, приводит к тому, что образуются гидроксиды железа Fе(ОН)2 и Fе(ОН)3, которые осаждаются на жабрах рыб, закупоривают их и разъедают. Вода, содержащая железо, непригодна для инкубации икры рыб, так как гидроксиды осаждаются на ней и жабрах мальков и вызывают их массовую гибель. Очень чувствительны к избытку железа в воде моллюски, прудовики, улитки. Водоросли менее чувствительны к железу, хорошо развиваются при его содержании до 1,4 мг в 1 л воды.

Предельно-допустимая концентрация алюминия (А1) в воде составляет 0,5 мг в 1 л воды. Отравляющее действие избытка алюминия проявляется во влиянии его на обмен веществ, в особенности минеральный, на функции нервной системы, в способности действовать непосредственно на клетки живых организмов — их размножение и рост.

Данные таблиц 1, 2 свидетельствуют о загрязнении воды озера и рек его бассейна токсичными металлами. Источниками этого загрязнения являются, в первую очередь, Галичский автокрановый и кожевенный заводы. Например, в июне 1989 г. вода озера вблизи автокранового завода содержала марганца 0,32 мг в 1 л воды, алюминия — 0,32 мг в 1 л воды, железа — 1,86 мг в 1 л воды. Вода реки Шокшанги, куда попадают стоки кожевенного завода, также содержит большое количество металлов (табл. 2).

Кислород (О2). Наличие в воде растворенного кислорода является обязательным условием для существования большинства живых организмов, населяющих водоем. При недостатке кислорода в воде снижается устойчивость рыб ко многим неблагоприятным факторам внешней среды, в том числе к промышленным и бытовым загрязнениям. Вместе с тем высокие концентрации кислорода оказывают токсическое воздействие на живые организмы. В этих случаях активизируются процессы образования в тканях свободных радикалов, которые приводят в действие систему реакций, обуславливающих появление высокоядовитых перекисных соединений, а потому избыточные концентрации кислорода могут быть даже смертельными. Оптимальное содержание кислорода в рыбохозяйственных водоемах определяется значениями 5-9 мг в 1 л воды.
Данные табл. 3, 4 позволяют сделать вывод, что вода озера в летний период, весной и осенью достаточно хорошо насыщена кислородом, в зимний период содержание кислорода в озере недостаточно.
Углекислый газ (СО2). Этот газ играет важную роль в жизни гидробионтов. Биопродуктивность водоемов, в известной степени, определяется именно содержанием углекислого газа. Углеродное питание водорослей и высшей водной растительности является основой их существования и определяет возможность их интенсивного развития до цветения. Важную роль играет углекислый газ и в жизнедеятельности рыб: способствует поддержанию определенного уровня двигательной активности у зародышей, стимулирует мышечную моторику рыб, улучшает кислородный обмен в тканях. Однако, высокая концентрация углекислого газа отрицательно сказывается на жизнедеятельности рыб: рыба в этом случае находится в угнетенном состоянии, хуже использует кислород, растворенный в воде. В больших концентрациях углекислый газ ядовит для животных, водоемы, перенасыщенные им, лишены жизни. Оптимальным содержанием углекислого газа в рыбохозяйственных водоемах является величина 10-15 мг в 1 л воды.
Как следует из данных, представленных в табл. 3 и 4, в летний период в воде Галичского озера и реках его бассейна этот показатель в ряде случаев превышает оптимальные значения. В феврале 1989 г. в воде озера содержалось 23,1 мг углекислого газа в 1 л воды, что, с одной стороны, является закономерным (ледяной покров препятствует удалению углекислоты в атмосферу, углекислый газ меньше расходуется потребляющими его бактериями), но, с другой стороны, такой избыток углекислоты при недостатке кислорода и избытке сероводорода может привести к заморным явлениям.
Сероводород (Н2 S) Сероводород образуется в водоемах исключительно биогенным путем, т.е. за счет деятельности различных бактерий. Газ этот вреден для обитателей водоемов, а потому в нормально функционирующем водоеме должен отсутствовать. Этого не наблюдается в воде оз.Галичского и реках его бассейна, где содержание сероводорода имеет место во все времена года и достигает величины 2,5 мг в 1 л воды (табл. 3, 4).
Таким образом, хотя в летний период в воде Галичского озера содержится достаточное количество кислорода, высокое содержание углекислого газа и сероводорода нарушают нормальный газовый режим озера. В зимний период ситуация еще более усугубляется из-за нехватки кислорода. Газовый режим рек бассейна озера более неблагоприятен для живых организмов, чем в озере, и характеризуется недостатком кислорода при избытке углекислого газа и сероводорода.

Химический состав воды оз. Галичского в районе сброса
стоков очистными сооружениями г. Галича.

Очистные сооружения г.Галича являются основным источником загрязнения озера. Отбор проб воды в районе сброса стоков очистными сооружениями в 1988-1989 гг. показал, что вода здесь содержит много тяжелых металлов (марганца до 0,2 мг, алюминия до 2,3 мг, хрома до 0,1 мг, железа до 0,8 мг в 1 л воды, аммонийного азота в 80-140 раз выше нормы, нитритного и нитратного азота в 2-3 раза выше нормы, фосфатов в 4-10 раз выше нормы). По основным гидрохимическим показателям вода озера вблизи стока очистных сооружений является «мертвой водой», жизнь в такой воде невозможна: здесь практически нет кислорода (даже в летний период его содержится не более 0,2 мг в 1 л воды), но много сероводорода (3,55 мг в 1 л воды) и углекислого газа (84,5 мг в 1 л воды). Показатель общей окисляемости достигает здесь значения 250, что в 17 раз выше нормы, а значение агрессивной окисляемости, равное 100%, свидетельствует о заморе в данном регионе озера.

Рыбные ресурсы озера Галичского

Издавна Галичское озеро служило местом рыбного промысла. За счет рыбы существовала Рыбная слобода в г. Галиче. В 1913 г. в слободе жило около 10 тысяч человек, из которых 1055 кормились исключительно рыбным промыслом. Рыбу ловили по строгим правилам, воспрещалось загрязнять озеро. До революции рыбаки добывали около 300 тонн рыбы в год. В 1932 г. был основан рыбколхоз и рыба стала отлавливаться круглый год, количество ее увеличилось до 700 тонн в год, а в отдельные годы до 860-915 тонн. В 1975 году улов составил 802 тонны, а в 1978 — 294 тонны.
Ихтиофауна озера представлена семью видами рыб. Все являются широкораспространенными, обычными для средней полосы. Основу ихтиофауны составляют малоценные виды — окунь, плотва и ерш, что характерно для высокоэвтрофных водоемов лесной зоны (эвтрофия — хорошее питание). Обычны в озере лещ и щука, единичны судак и серебристый карась. В предыдущие годы встречались язь, линь, густера, уклея, налим.
Окунь создает в озере наиболее высокую численность, что связано с экологическими особенностями размножения, распределением молоди в водоеме у самого уреза воды, где очень мало хищников, широким спектром питания.
Весьма высока численность плотвы, а по ихтиомассе она занимает 1 место среди рыб озера. При благоприятных условиях плотва может дать «вспышку» численности, за которой обычно следует сокращение численности такой рыбы, как лещ. Экологические адаптации — ранний нерест, неприхотливость к нерестовым субстратам, широкий спектр питания, стайный образ жизни и т.д. — делают плотву одним из самых серьезных конкурентов ценным видам рыб.
Из малоценных видов рыб значительного внимания заслуживает и ерш, он довольно многочислен и создает относительно высокую ихтиомассу. Высокая численность ерша в озере усугубляет его отрицательное значение — как конкурента леща, с одной стороны, так и потребителя его икры, с другой.
Наиболее многочисленной ценной рыбой Галичского озера является лещ, составляющий около 50% промысловых уловов и около 40% ихтиомассы озера. Щука составляет около 10% от общей ихтиомассы озера. Интенсивность зарастания создает чрезвычайно благоприятные условия для обитания в нем щуки. Она же создает трудности при вылове рыбы активными орудиями лова.
Основным показателем, характеризующим условия обитания рыб в водоеме, является, помимо численности, темп роста обитателей, что в значительной степени определяет рыбопродукцию этого водоема. Темп роста плотвы, окуня и ерша в Галичском озере можно охарактеризовать как средний, а леща и щуки — хороший.
Промысел рыбы в оз. Галичском в настоящее время ведется преимущественно неводами. Ассортимент вылавливаемой рыбы следующий: мелочь 3 группы — 74-80%, плотва мелкая — 9-11%, плотва крупная — 3,5-6,0%, лещ средний — 2,2-4,3%, лещ крупный — 2,2-5,3%, щука — 1,2-2,0%. Видовой анализ мелочи 3 группы показал, что по весовым показателям видовой состав улова следующий: лещ — 48,1%, плотва — 27,4%, ерш — 14,4%, окунь — 9,2%, щука — 0,8%, судак — 0,1%.
С 1978 г. рыбколхоз вместо 7 неводов на озере применяет только 4 невода. Это уменьшило общий отлов рыбы (до 215-479 тонн). Невода мелкоячеистые (8 мм), отчего озеро продолжает истощаться. Освоение же промыслов рыбных запасов весьма слабое. По подсчетам специалистов, естественные рыбные ресурсы в озере при рациональном ведении промысла могут составлять в среднем 760 тонн в год. Сейчас оз. Галичское находится в критическом состоянии. Вопрос о повышении рыбопродуктивности озера неразрывно связан с вопросом о предотвращении зарастания его, о прекращении сброса в него сточных вод. Значительное падение уловов в зимний период связано с дефицитом кислорода. Распад высшей водной растительности в зимнее время влечет за собой выделение метана, что приводит к заморам. Летом кислородный режим в озере улучшается, но и в этот период есть отрицательно действующие факторы. Они связаны с загрязнением озера различными стоками: промышленными, бытовыми, сельскохозяйствеными. Стоки эти содержат большое количество органических веществ, за счет чего интенсивно развивается фитопланктон. Кроме того, увеличивается зарастаемость побережий высшей водной растительностью, а в донных отложениях происходит добавочное накопление растительных органических веществ. Зимой эта растительность разлагается и ухудшается кислородный режим.

Состояние кормовой базы рыб в озере

При исследовании вод оз. Галичского в 1988-1989 гг. выявлены основные зоопланктонные формы: 9 видов коловраток (круглые черви), 14 видов ветвистоусых и 5 видов веслоногих рачков (низшие ракообразные). Для зоопланктона озера характерными формами являются прибрежные и зарослевые виды беспозвоночных (фито-фильные группы ветвистоусых рачков). Значительно меньше стало видов, характерных для открытых пространств. Эти процессы связаны с зарастанием озера высшей водной растительностью, что ведет к значительному снижению продуктивности зоопланктонных организмов.
Многие рыбы (плотва, окунь, ерш, лещ) питаются донными организмами: личинками комаров семейства хирономид, малощетинковыми червями — олигохетами, моллюсками, личинками насекомых (мух, ручейников, жуков, клопов и др.), ракообразными.

Анализируя таблицу, можно заметить, что численность хирономид через 10 лет в оз. Галичском в среднем увеличилась, биомасса же уменьшилась в 3,7 раза. Это можно объяснить тем, что данные организмы не увеличивают биомассу в связи с неблагоприятными условиями обитания. Общая численность хирономид увеличилась. Озеро зарастает, заиляется, о чем свидетельствует 80% личинок хирономид красного цвета — типичных обитателей ила. Вместе с тем снижается численость хирономид, характерных для типичных илистых грунтов —Хирономус плюмозус (высокопродуктивный вид). Преимущественное большинство в бентофауне составили фитофильные организмы, характерные для фауны зарослей водоемов центральной зоны европейской части России, а именно личинки хирономид рода Полипидиум. Эти хирономиды встречались чаще других, их биомасса составила 3,89 г/м2.

Численность и биомасса малощетинковых червей уменьшилась. Максимальная биомасса — 0,27 г/м2 в центральной части озера. Это является свидетельством того, что процесс самоочищения озера идет недостаточно (олигохеты — индикаторы самоочищения водоемов).

В районе неработающих очистных сооружений в пробах были обнаружены личинки мух — зеленушек и цветочных, развивающихся в норме в выгребных ямах.

Основными потребителями кормовой базы рыб в озере являются плотва, окунь и ерш, которые съедают более 90 % пищи. На долю же более ценного леща в оз. Галичском приходится весьма незначительное количество корма.